Способ алмазно-абразивной обработки лепестковыми кругами

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при шлифовании и полировании деталей. Для осуществления способа используют лепестковый круг, содержащий корпус и втулку, установленные на шпинделе, и зажимы, выполненные в виде двух оппозитно расположенных зажимных элементов. Один из зажимов жестко соединен с корпусом, а второй - с втулкой. Пакеты лепестков из абразивной шкурки размещены в радиальных пазах зажимных элементов. Втулка выполнена подвижной с возможностью перемещения в осевом направлении относительно шпинделя, а радиальные пазы в зажимных элементах - под острым углом к продольной оси круга. Зажимные элементы на корпусе и подвижной втулке закреплены из условия образования общих радиальных пазов с обеспечением V-образной формы разворота пакетов лепестков в их поперечном сечении. В результате расширяются технологические возможности, увеличивается жесткость лепестков в радиальном направлении и повышается производительность и качество обработки. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технологии машиностроения, к механической обработке металлов и может быть использовано при шлифовании и полировании лепестковыми кругами.

Известен способ полирования лепестковым полировальным кругом, который выполнен в виде корпуса с зажимами, между которыми размещены пакеты лепестков из абразивной шкурки [1].

Недостатками известного способа являются узкие технологические возможности, малая жесткость лепестков в радиальном направлении и ненадежное крепление их, а также затраты большого количества времени на переналадку и восстановление режущих свойств инструмента; все это снижает производительность и качество обработки и повышает расход абразива.

Известен способ шлифования и полирования лепестковым полировальным кругом, выполненным в виде корпуса с зажимами, между которыми размещены пакеты лепестков из абразивной шкурки, при этом круг снабжен втулкой с винтовыми пазами, установленной на корпусе с возможностью углового поворота и осевого перемещения тягой с пальцем, размещенным с возможностью контакта со стенками указанных пазов, кроме того, зажимы выполнены в виде двух оппозитно расположенных элементов, один из которых жестко соединен с корпусом, а второй - с втулкой [2].

Недостатком известного способа является невысокая жесткость лепестков в радиальном направлении и узкие технологические возможности, ограничивающие разворот лепестков только в одном направлении, что снижает производительность и качество обработки и повышает расход абразива.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей круга путем обеспечения заданного V-образного разворота лепестков в процессе выполнения технологической операции при возвратно-поступательной продольной подаче круга или детали и увеличения жесткости лепестков в радиальном направлении, что увеличивает производительность, улучшает качество и снижает расход инструмента.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа алмазно-абразивной обработки, включающий сообщение вращательных движений и возвратно-поступательного движения подачи вдоль обрабатываемой поверхности заготовке и лепестковому полировальному кругу, содержащему установленные на шпинделе корпус и втулку, зажимы, выполненные в виде двух оппозитно-расположенных зажимных элементов, один из которых жестко соединен с корпусом, а второй - с втулкой, и пакеты лепестков из абразивной шкурки, размещенные в радиальных пазах зажимных элементов, причем используют лепестковый полировальный круг, в котором втулка выполнена подвижной с возможностью перемещения в осевом направлении относительно шпинделя, а радиальные пазы в зажимных элементах - под острым углом к продольной оси круга, при этом зажимные элементы на корпусе и подвижной втулке закреплены из условия образования общих радиальных пазов с обеспечением V-образной формы разворота пакетов лепестков в поперечном сечении.

При этом осуществляют черновую обработку, причем черновую обработку ведут лепестковым кругом с максимальным V-образным разворотом его лепестков, а чистовую - с минимальным V-образным разворотом лепестков.

Кроме того, используют лепестковый круг с углом наклона радиальных пазов к его продольной оси не менее 5° и имеющий механизм осевого перемещения втулки и распорную пружину, установленную между корпусом и подвижной втулкой.

Сущность способа поясняется чертежами. На фиг.1 представлена конструкция круга и устройства, реализующие предлагаемый способ; на фиг.2 - рабочее положение лепестков при выполнении технологической операции в режиме чистовой обработки с минимальным V-образным разворотом лепестков, т.е. с минимальным углом наклона каждой половинки лепестка к оси вращения; на фиг.3 - рабочее положение лепестков при выполнении технологической операции в режиме черновой обработки с максимальным V-образным разворотом лепестков, т.е. с максимальным углом наклона каждой половинки лепестка к оси вращения; на фиг.4 - вариант конструктивного исполнения зажимных элементов; на фиг.5 - вид А на фиг.1.

Предлагаемый способ алмазно-абразивной обработки может быть применен как для круглого, так и плоского шлифования и полирования. При круглой алмазно-абразивной обработке заготовке и лепестковому полировальному кругу сообщают вращательные движения и возвратно-поступательные движения подачи вдоль обрабатываемой поверхности.

Круг, реализующий предлагаемый способ, выполнен в виде корпуса 1 и подвижной втулки 2 с зажимными элементами 3 и 4 и состоит из двух фланцев 5 и 6 с кольцевыми выступами 7 и 8, двух втулок 9 и 10 для крепления фланцев 5 и 6, двух независимых подвижных фланцев 11 и 12 с внутренними коническими поверхностями 13 и 14, двух гаек 15 и 16 для перемещения подвижных фланцев 11 и 12. На втулке 2 неподвижно крепятся зажимные элементы 4, фланец 6, втулка 10, фланец 12 и гайка 16.

Далее в состав круга входят распорная пружина 17, установленная на шпинделе 18 между корпусом 1 и втулкой 2, механизм 19 осевого перемещения подвижной втулки 2, абразивные лепестки 20 с пазами под выступы 7 и 8 фланцев 5 и 6, винты 21 крепления зажимных элементов 3 к корпусу 1 и винты 22 крепления зажимных элементов 4 к подвижной втулке 2.

Собранный круг устанавливается на шпиндель 18 и крепится гайкой 23. Для ограничения осевого перемещения корпуса 1 на шпинделе 18 установлено пружинное, упорное, плоское кольцо 24.

На шпинделе 18 между корпусом 1, неподвижно установленным с помощью гайки 23, и механизмом осевого перемещения 19 установлена подвижная втулка 2, которая имеет возможность перемещаться по шпинделю 18.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью, например, устройства, которое представлено на фиг.1. Оно содержит шпиндель 18, который одним концом с помощью подшипников 25 и 26 установлен с возможностью вращения в корпусе 27. Для вращения шпинделя служит шкив 28, соединенный бесконечным ремнем 29 со шкивом 30 приводного электродвигателя 31, установленного, например, на корпусе 27.

На другом, рабочем конце шпинделя 18 установлен круг, а между кругом и корпусом 27 установлен механизм 19 осевого перемещения с подвижным элементом - поршнем 32, который оказывает давление на подвижную втулку 2.

Механизм 19 осевого перемещения может быть выполнен в виде силового цилиндра, соединенного с муфтой 33, установленной на нерабочем конце шпинделя 18. Муфта 33 в этом случае соединена с источником давления рабочей среды, например, с гидростанцией или пневмосетью.

Лепестковый полировальный круг, который реализует предлагаемый способ, собирается следующим образом.

На корпус 1 устанавливаются зажимные элементы 3 и винтами 21 крепятся к корпусу 1. На втулку 2 устанавливаются зажимные элементы 4 и крепятся винтами 22 к втулке 2. Втулка 2 с закрепленными на ней зажимными элементами 4 устанавливается на шпиндель 18, где предварительно установлен механизм 19 осевого перемещения. Подвижная втулка устанавливается с возможностью перемещения в осевом направлении с помощью механизма осевого перемещения и распорной пружины, установленной между корпусом и подвижной втулкой.

Далее на шпиндель 18 устанавливается распорная пружина 17, пружинное, упорное, плоское кольцо 24, корпус 1, который неподвижно закрепляется на шпинделе гайкой 23. В каждый общий радиальный паз, образованный рабочими поверхностями зажимных элементов 3 и 4, устанавливают пакеты абразивных лепестков 20 так, чтобы каждый отдельный пакет лепестков плотно сел своим кольцевым пазом на кольцевой выступ 7, предварительно установленный на корпус 1 фланца 5, закрепленного втулкой 9. Пакету абразивных лепестков 20 перед установкой придают V-образную форму в поперечном сечении (фиг.2, 3), сгибая вдоль продольной осевой линии О-О (фиг.1).

После установки всех пакетов лепестков 20 в корпусе 1 приближают втулку 2 к корпусу на расстояние Z₀ (фиг.2) и устанавливают фланец 6 так, чтобы его кольцевой выступ 8 совпал с кольцевым пазом, общим для всех установленных пакетов лепестков 20. Втулкой 10 осуществляется плотная посадка кольцевого выступа 8 фланца 6 в кольцевой паз установленных пакетов лепестков 20.

На втулки 9 и 10 устанавливают независимые подвижные фланцы 11 и 12 так, чтобы их внутренние конические поверхности 13 и 14 охватили выступающие концы зажимных элементов 3 и 4. При равномерном вращении гаек 15 и 16 фланцы 11 и 12 перемещаются вдоль оси круга (соответственно корпуса 1 и подвижной втулки 2) и своими внутренними коническими поверхностями 13 и 14 воздействуют на выступающие концы зажимных элементов 3 и 4, при этом боковые рабочие поверхности зажимных элементов 3 и 4 прочно зажимают пакеты абразивных лепестков 20 на участках с краев ширины лепестков. Г-образная форма зажимных элементов 3 и 4 обеспечивает необходимую упругость зажимных элементов, а также зажатие наборов абразивных лепестков, что важно для противодействия разрушительному моменту сил на кручение лепестков и сил, направленных вдоль длины лепестков. При этом радиальные пазы под пакеты абразивных лепестков в зажимных элементах выполнены под острым углом не менее 5° к продольной оси, причем зажимные элементы на корпусе и подвижной втулке устанавливают таким образом, чтобы общий радиальный паз, образованный рабочими поверхностями зажимных элементов, образовал V-образную в поперечном сечении форму пакета.

Такая форма зажимных элементов 3 и 4 обеспечивает возможность заданного V-образного формирования лепестков за счет зазоров Z в средней части.

Собранный на шпинделе 18 лепестковый полировальный круг и механизм 19 осевого перемещения настраиваются на определенный ход (равный (Z₀-Z₁) поршня 32 в зависимости от заданного V-образного разворота лепестков.

Таким образом, максимальной жесткостью обладают лепестки с максимальным V-образным разворотом пакетов, т.е. с максимальным углом наклона каждой половинки лепестка к оси вращения (фиг.3), поэтому круг в таком состоянии снимает максимальный припуск, работая в режиме чернового полирования, а чистовое полирование ведут с минимальным V-образным разворотом лепестков, т.е. с минимальным углом наклона каждой половинки лепестка к оси вращения (фиг.2).

Пример. Обрабатывался полированием винт левый Н 41.1016.01.001 винтового насоса ЭВН5-25-1500, который имел следующие размеры: общая длина - 1282 мм, длина винтовой части - 1208 мм, диаметр поперечного сечения винта - ⊘27 ^-0,05 мм, D = 30 мм, эксцентриситет e₁=1,65 мм, е=3,3 мм, шаг t=28±^0,01 мм, шероховатость R_a=0,4 мкм; винтовая поверхность однозаходная, левого направления; материал - сталь 18ХГТ ГОСТ 4543-74, твердость НВ 207-228, масса - 5,8 кг. Полирование проводилось на модернизированном токарно-винторезном станке мод. 16К20 с помощью специального устройства (аналогичное устройству, представленному на фиг.1) для полирования лепестковым кругом с индивидуальным электрическим приводом вращения и пневматическим приводом осевого перемещения, которое устанавливалось на поперечном суппорте вместо резцедержателя.

Предварительное и окончательное полирование производилось лепестковым кругом из шлифовальной шкурки с абразивным материалом - электрокорунд - 24А, зернистостью - 8; с окружной скоростью круга – 30 м/с. Смазочно-охлаждающая жидкость - сульфофрезол. Окружная скорость заготовки - 169,56 м/мин (2,82 м/с), (2000 мин^-1), продольная подача S_пp=2,8 мм/об, требуемая шероховатость и точность винтовой поверхности была достигнута через Т_м=5,5 мин (против Т^баз _м=16,5 мин по базовому варианту при традиционном полировании абразивной лентой на токарном станке 1К62 на АО "Ливгидромаш"). Контроль шероховатости проводился профилометром мод. 283 по ГОСТ 19300-86, контроль размеров - скобой индикаторной с индикатором ИЧ 10 Б кл. 1 ГОСТ 577-68. Накопленная погрешность между любыми не соседними шагами была не более 0,1 мм, просвет при контроле лекальной линейкой образующих по диаметру выступов - не более 0,07 мм, что допустимо по ТУ.

Предлагаемый способ полирования обладает широкими технологическими возможностями и позволяет выполнять черновые и чистовые переходы в процессе выполнения технологической операции без остановки и снятия круга путем углового V-образного разворота пакетов лепестков, обеспечивая высокую надежность их крепления, повышенную производительность, улучшенное качество и экономию абразивного материала.

Источники информации

1. А.с. СССР № 1366379, МКИ В 24 D 13/04, 1986 - аналог.

2. А.С. СССР № 1553369, МКИ В 24 D 13/04. Лепестковый полировальный круг. Е.Н.Метелкин. № 4435366/30-08, заявл. 03.06.88, опуб. 30.03.90, бюл. № 12 - прототип.

Формула изобретения

1. Способ алмазно-абразивной обработки, включающий сообщение вращательных движений и возвратно-поступательного движения подачи вдоль обрабатываемой поверхности заготовке и лепестковому полировальному кругу, содержащему установленные на шпинделе корпус и втулку, зажимы, выполненные в виде двух оппозитно расположенных зажимных элементов, один из которых жестко соединен с корпусом, а второй - с втулкой, и пакеты лепестков из абразивной шкурки, размещенные в радиальных пазах зажимных элементов, отличающийся тем, что используют лепестковый полировальный круг, в котором втулка выполнена подвижной с возможностью перемещения в осевом направлении относительно шпинделя, а радиальные пазы в зажимных элементах - под острым углом к продольной оси круга, при этом зажимные элементы на корпусе и подвижной втулке закреплены из условия образования общих радиальных пазов с обеспечением V-образной формы разворота пакетов лепестков в их поперечном сечении.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют черновую и чистовую обработки, при этом черновую обработку ведут лепестковым кругом с максимальным V-образным разворотом его лепестков, а чистовую - с минимальным V-образным разворотом лепестков.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что используют лепестковый круг с углом наклона радиальных пазов к его продольной оси не менее 5°.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что используют лепестковый круг, имеющий механизм осевого перемещения втулки и распорную пружину, установленную между корпусом и подвижной втулкой.

РИСУНКИ

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 09.09.2005

Извещение опубликовано: 20.06.2007        БИ: 17/2007